menA过表达菌株构建及两阶段pH控制促进VK2合成

Enhance Vitamin K2 Production Via menA Gene Overexpression and a Two-Stage pH Control Strategy

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2019.12.005

中文关键词: 纳豆芽孢杆菌 过表达 控制策略 pH 维生素K2

英文关键词: Bacillus subtilisnatto,overexpression,control strategy,pH,vitamin K2

基金项目:

作者

单位

刘艳

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

芜湖张恒春药业有限公司安徽 芜湖 241009

杨自名

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

薛正莲

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

杨超英

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

胡刘秀

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

芜湖张恒春药业有限公司安徽 芜湖 241009

程良成

芜湖张恒春药业有限公司安徽 芜湖 241009

王洲

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

丁秀敏

安徽工程大学 生物与化学工程学院安徽 芜湖 241000

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中文摘要:

为提高纳豆芽孢杆菌合成维生素K2的能力,构建了纳豆芽孢杆菌体内维生素K2合成途径中的关键酶—1,4-二羟基-2-萘甲酸-聚异戊二烯转移酶(MenA)—过表达菌株,并在5 L发酵罐水平考察了不同pH对该过表达菌株生长和维生素K2合成能力的影响。结果表明:menA基因的过量表达能使Bacillus subtilis natto维生素K2合成量提高51%。单一恒定的pH不能满足既能使菌株生长充分,又能最大化产物合成的条件。通过分析不同pH下发酵过程曲线和动力学参数,提出了两阶段pH控制策略:即在发酵前期0~40 h控制pH 7.0,发酵后期40~80 h控制pH 4.0,菌体生物量和维生素K2合成量分别达到了(11.46±0.67) g/L和(63.60±1.81) mg/L,是原始菌分批发酵pH自然状态下的1.5倍和2.6倍。

英文摘要:

To improve vitamin K2 production,1,4-dihydroxy-2-naphthoicacid polyprenyltransferase (MenA)which was a key enzyme for vitamin K2synthesis inBacillus subtilisnatto was overexpressed. The effects of pH on cell growth and vitamin K2 production was also investigated in a 5 L fermentator. It was shown that the vitamin K2production was enhanced by 51% when menA gene was overexpressed. The mono-control of pH could not balance the cell growth and vitamin K2production. A two-stage pH control strategy was employed,i.e. pH was controlled at 7.0 between 0~40 h and switched to 4.0 between 40~80 h. The biomass and vitamin K2production reached(11.46±0.67)g/L and(63.60±1.81) mg/L,which were 1.5 and 2.6 times of that of pH uncontrolled condition by original strain,respectively.

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